Способ определения растворимого кальция в цельном молоке Советский патент 1990 года по МПК G01N33/04 

Изобретение относится к модочной промышленности, а именно к методам технологического контроля молока, и может найти применение на молочных фермах, в научно-исследовательских лабораториях и ветеринарии при определении растворимого кальция.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем унификации- анализа сырого и термически обработанного молока, повышение точности и сокращение времени.

Способ определения растворимого кальция вмопоке осуществляется следующим образом.

В градуированную пробирку вмести- мостью 20-25 см вносят 15 см подогретого до 20-25 С сырого или термически обработанного молока, добавляют 4,9-5,1 г кристаллического хлорида натрия и содержимое периодически с интервалом 10-15 мин перемешивают до полного растворения осадителя, т.е. до прекращения выпадения на дно пробирки осадка соли, отмечают общий объем смеси и оставляют ее при 20- 25 С до появления на наружной поверхности столбика смеси углублений и неровностей, что является признаком процесса отделения прозрачной сыворотки. После этого содержимое пробирки фильтруют череч бумажный фильтр, прозрачный фильтрат используют для определения растворимого кальция комплек31557520

сонометрическим методом. Расчет массо- составил

взято 5 титрован

вой концентрации растворимого кальция производят до формуле A-V 2 IOO

с

„ г

где С - массовая концентрация растворимого кальция в молоке, мг/ЮО см3;

А - объем 0,1 н.раствора трило- на Б, связанного с кальци

V V

связанного -ем, см ;

V - объем молока после растворения в нем хлорида натрия,см;

2 - мах:са кальция (мг), соответствующая 1 см 0,1 н.раствора трилона Б; объем молока, взятый для осаждения казеина, см ; объем фильтрата, взятый для

определения растворимого

з кальция, см .

Пример.В градуированную пробирку вместимостью 20-25 см вносят 15 см сырого подогретого до 25°С молока, добавляют 4,9 г хлорида натрия, содержимое периодически с интервалами 10 мин перемешивают до прекращения образования осадка соли, отмечают общий объем смеси и оставляют ее при 25°С до появления признаков отделения сыворотки, фильтруют и в пробе фильтрата определяют содержимое растворимого кальция с трило- ном Б. Расчет массовой концентрации растворимого кальция производят по приведенной выше формуле.

После растворения хлорида натрия общий объем смеси составил 16,8 см , для анализа было взято 5 см фильтра

та, в результате титрования с кальцием связалось 1,04 см раствора трилона Б. Массовая концентрация растворимого кальция в молоке, рассчитанная по приведенной выше формуле, состави- ла 46,6 мг/100 см .

Пример 2« В градуированную пробирку вместимостью 20-25 см вносят 15 см сырого подогретого до 20 С

Способы определения растворимого кальция в молоке основаны на разделении истинно растворимой и коллоид- ,ной форм кальция путем осаждения последней. Коллоидный кальций в молоке

молока из той же пробы, что и в при, -с ,50 присутствует в виде казеинаткальциймере 1, добавляют 5,1 г хлорида нат- , ./, п

фосфатного комплекса (около 40%) и рия, содержимое периодически с интервалами 15 мин перемешивают до пре- .кращения .образования осадка соли, отмечают общий объем смеси и оставляют

ее при 20 С до появления признаков от .деления сыворотки и в дальнейшем поступают по примеру 1. После растворения хлорида натрия общий объем смеси

в виде коллоидного фосфата кальция (около 30% от всего кальция молока). На долю истинного раствора приходится 29-33% всего кальция. В казеинат- кальцийфосфатном комплексе одна часть кальция связана с органической (фракциями казеина), другая с неорганической частью комплекса, т,е.

0

5

Q

5

0

5

0

.,.

6,8

взято 5 см титрования

см , для анализа было

но прокипяченного охлажденного до 25°С. В дальнейшем

фильтрата, в результате с кальцием связалось 1,06 см раствора трилона Б После расчета по примеру 1 массовая концентрация растворимого кальция составила 47,5 мг/ЮО см.

ПримерЗ. В градуированную пробирку вместимостью 20-25 см3 вносят 15 см молока из той же пробы, что и в примере и

поступают по примеру 1, После растворения хлорида натрия общий объем смеси составил 16,8 см3, для анализа - было взято 5 см фильтрата, в результате0,88

расчета по примеру 1 массовая концентрация растворимого кальция составила 39,4 мг/ЮО см3.

Пример 4. В градуированную пробирку вместимостью 20-25 см3 вносят 15 см молока из той же пробы, что и в примере 1 и

поступают по примеру 2, После растворения хлорида натрия общий объем смеси составил 16,8 см для аналититрования с кальцием связалось см раствора трилона Б. После

, но прокипяченного

охлажденного до 20°С. В дальнейшем

фильтрата, в ре- титрования с кальцием свя- 0,9 см раствора трилона Б,

за было взято 5 см зультате залось

После расчета по примеру 1 массовая концентрация растворимого кальция составила 40,3 мг/ЮО см3.

Как видно из примеров 1-4, хлорид натрия способен осаждать казеиновый комплекс не только из сырого, но и из кипяченого молока. При этом характерная для процесса нагревания молока закономерность, заключающаяся в уменьшении растворимого кальция в термически обработанном молоке, сохраняется.

Способы определения растворимого кальция в молоке основаны на разделении истинно растворимой и коллоид- ,ной форм кальция путем осаждения последней. Коллоидный кальций в молоке

фосфатного комплекса (около 40%) и

в виде коллоидного фосфата кальция (около 30% от всего кальция молока). На долю истинного раствора приходится 29-33% всего кальция. В казеинат- кальцийфосфатном комплексе одна - часть кальция связана с органической (фракциями казеина), другая с неорганической частью комплекса, т,е.

входит в состав фосфата кальция (в виде Са.РО). Коллоидно-растворимый фосфат кальтгип в молоке находится в виде (СаНР04)А Таким образом, значительная часть кальция в молоке находится в виде малорастворимого электролита. Понятие осаждения из молока коллоидного кальция не является идентичным понятию осаждение из молока казеина. Казеин, как типичный белок молока, в своем составе не содержит кальция. Хлорид натрия используется не для осаждения казеина как белка, а для удаления из молока коллоидного кальция.

Выбор осадителя обусловлен тем, что он не разрушает казеинкальций- фосфатный комплекс и не нарушает соотношения между истинно растворимой - хСаНРО - и коллоидно-растворимой - (СаНРО)- формами кальция. Следовательно, из имеющегося количества солей выбирают только те, которые не нарушают первоначальных свойств белков, а также исключают те соли, которые способствуют осаждению (например, сульфаты) или увеличению (например, соли кальция) растворимого кальция в молоке. Самой доступной и дешевой солью является хлорид натрия,

Одним из показателей качества молока является кислотность, с увеличением которой происходит переход коллоидного кальция в растворимый. Поэтому при определении растворимого кальция в молоке необходимо исключать приемы, способствующие повышению кислотности исследуемой пробы.

Результаты определения растворимого кальция в молоке с различной исходной кислотностью, полученные при осаждении казеинового комплекса сычужным ферментом (известный способ) и хлоридом натрия (предлагаемый способ) представлены в табл.1.

Из табл.1 видно, что с увеличением кислотности молока происходит и увеличение растворимого кальция в нем причем это увеличение более ярко выра- жено при осаждении казеинового комплекса сычужным ферментом чем хлоридом натрия. Отмеченное различие связано с приемами выполнения используемых

СПОСОбОВ,

Согласно известному способу осаждение казеинового комплекса производят при 35-36°С, выделение из сгустка сыворотки - при 37-38°С. В общей слож

15

20

50 575206

ности на эти операции (в зависимости от исходной кислотноеiи молока) уходит 60-100 мин. Выдерживание молока при 35-38°С в течение указанного времени приводит к повышению кислотности, т.е. процесс определения создает условия для перехода коллоидного кальция в растворимый.

Осаждение казеинового комплекса

10

хлоридом натрия осуществляют при 20-25°С, процесс осаждения не сопровождается увеличением исходной кислотности молока.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность определения, так как при его выполнении не создаются условия для повышения кислотности молока и перехода коллоидного кальция в растворимый.

Молоко, как правило, хранят при низких температурах. Поэтому при подготовке исследуемой пробы к анализу охлажденное молоко подогревают, а ки- 25 пяченсе охлаждают до 20-25 С. Кроме того температура в химлабораториях обычно колеблется в пределах 20-25 С. Поэтому подогров осуществляют до температуры воздуха в лаборатории. Мерная посуда калибрована при 20°Г. 8 Изменение объема молока при повышении хемпературы от 20 до 25 С колеблется в пределах 1 см на 1 л, что на 15 см составляет 0,015 см3. Это изменение объема в лабораторных про- 35 бирках, обычно градуированных с точностью 0,1-0,2 см , не улавливается (находитея в пределах ошибки измерения) ,

В молоке содержится 87-88% воды, из них 2-3,5% находится в связанном виде. Растворимость хлорида натрия в воде составляет: при 0°С 35,7;

30

40

40°С

45

36,4,..., 100°С

Это означает, что в 15 см учетом ее удельного объемя

39,4 г/100 г. воды с

раствориться, например 5,354, при 20°С 5,375 и при

может при 0°С

40 С

молоке на 5-7% ни-. Если принять во

5,418 г хлорида натрия (растворимость хлорида натрия в же, чем в воде). внимание, что при определении растворимого кальция доза хлорида натрия на 5 см молока составляет 5 г (точность ±0,1 г), то изменением растворимости хлорида натрия при 20-25 С можно пренебречь.

Выдержка как сырого, так и кипяченого молока с хлоридом натрия при

температурах от 20 до 25е О не сопровождается увеличением содержания раст воримого кальция, т,е, в интервалах этих температур не происходит переход коллоидного кальция в растворимый. Примеры 1 и 3 являются подтверждением этого для сырого молока, примеры 2 и 4 - для кипяченого.

Массовая концентрация растворимого кальция при термической обработке молока уменьшается, поэтому в примерах и 3 приведена концентрация растворимого кальция в сыром молоке, а в примерах 2 и 4,- в молоке после кипячения.

Таким образом, доведение температуры исследуемой пробы до 20-25 С не требует затрат на ее поддержание, не вызывает повышения кислотности пробы олока в период исследования, т,е, не создает условий для перехода коллоидного кальция в растворимыйs

При подтверждении возможности использования хлорида натрия в качестве осадителя казеинового комплекса дл определения растворимого кальция в молоке, исходя из растворимости этой соли в воде, были использованы дозы хлорида от 4 до 6 г с шагом 0,5 г на

15 см молока. Результаты показали, что хлорид натрия в дозе 4 г во всех случаях не дает осаждающего эффекта, в дозе 4,5 г не всегда позволяет получить прозрачный фильтрат, что указывает на неполное осаждение казеинового комплекса, постоянный осаждающий эффект проявляется при дозе 5г.

Хлорид натрия в дозах 5,5 и 6 г на 15 см молока также дает постоянный осаждающий эффект, но эти дозы превышают его растворимость в данном объеме молока. Наличие осадка хлорида натрия затрудняет определение доли фильтрата от фактического объема жидкой части, а расчет массовой концентрации растворимого кальция в молоке осуществляется с учетом общего объема смеси и взятого для анализа фильтрата,

1

Подобранная для осаждения казеинового комплекса доза хлорида натрия 5 г на 15 см молока оказалась в до- ,вольно ши.роком интервале (+0,4 г), что требовало ее уточнения. Поиск верхней границы осуществляли с учетом осаждающего эффекта и растворимости хлорида натрия в молоке. Этим требованиям удовлетворяет доза 5,1 г хло

0

5

0

5

0

5

0

5

рида натрия на 15 см молока, нижней границей оказалась доза 4,9 г. При использовании хлорида натрия в дозе 4,8 г на 15 см молока в двух случаях из десяти не удалось получить прозрачного фильтрата.

Хлорид натрия в дозах 4,9-5,1 г на 15 см молока позволяет получить прозрачные фильтраты как из сырого, так и кипяченого молока.

Следовательно, как соотношение пробы молока и хлорида натрия, достаточное для разделения истинно растворимой и коллоидной форм кальция, так и температура, применяемая при разделении, не зависит от конкретных условий и в каждом конкретном случае не устанавливаются опытным путем, условия осаждения остаются стабильными из опыта в опыт

Данные, указывающие на возможность воспроизводимости способа при различной концентрации хлористого натрия, представлены в табл,2.

Как видно из табл.2, хороший осаждающий эффект достигается при растворении в 15 см5 молока 5,0 г хлорида натрия. Дальнейшее увеличение дозы не нарушает осаждающего эффекта,но сопровождается некоторым увеличением содержания кальция в фильтрате.

Полученный сгусток при осаждении отделяют фильтрованием, так как при центрифугировании на лабораторных . центрифугах смесь разделяется на три, легко смешивающихся между собой компонента, что создает трудности в отборе нужного объема прозрачного центри- фугата для определения в нем растворимого кальция,

Результаты определения растворимого кальция, полученные при осаждении казеина и коллоидного кальция хлоридом натрия, сычужным ферментом при

концентрации его в рабочем растворе 0,8 мг/см и этанолом представлены в

табл.З,

Массовая концентрация растворимого кальция (мг/100 см ) в сыром и термически обработанном молоке при использовании различных осадителей казеина и коллоидного кальция.

Как видно из табл.3, результаты определения растворимого кальция в сыром молоке, полученные по предлагаемому и известному способам, практически одинаковы. Полученное при определении предлагаемым способом некоторое увеличение в содержании растворимого кальция статистически недостоверно (надежность 70% вместо 95% принятых в подобных исследованиях). Кроме того, в процессе сычужного свертыва- ния молока происходит связывание как собственных, так и вносимых в молоко ионов кальция. Кипяченое молоко не свертывалось сычужным ферментом в J течение 3-4 ч (время наблюдения), Этанол способствует включению в белковый сгусток основной массы растворимо- го кальция как сырого, так и термически обработанного молока и, следовательно, не может быть использован для определения растворимого кальция. Полученное при определении предлагаемым способом существенное уменьшение растворимого кальция в J термически обработанном молоке (на дежность 99%) следует рассматривать как закономерное явление, обусловленное процессом нагревания. Этим объясняют плохое сычужное свертывание тер- 2 мически обработанного молока, Переход растворимого кальция в нерастворимый, происходящий при термической обработке молока, был установлен на

3

3

основании химического анализа молочного камня, образующегося на поверхности теплообменн ых аппаратов. Предлагаемый способ позволяет следить за этим процессом при анализе сырого и- термически обработанного молока. Этим способом можно также исследовать процесс перехода кальция каэеинат- кальцийфосфатного комплекса (коллоидная форма кальция в растворимый кальций при снижении рН молока в процес4

се сквашивания или подкисления кис- ч

лотами.

Сокращение времени определения достигается за счет уменьшения продолжительности осаждения казеинового ком-, плекса (см,табл,4).

Как видно из табл.4, продолжительность осаждения казеинового комплекса из молока сычужным ферментом составляет 60-100 мин, хлоридом натрия - 45-60 мин.

Осаждение казеинового комплекса сычужным ферментом вызывает повышение кислотности молока, осаждение хлоридом натрия не вызывает повышения кислотности молока.

Изменение кислотности молока в зависимости от условий осаждения казеинового комплекса приведено в табл.5.

5

5

Как видно из табл.5, интенсивность повышения кислотности молока зависит как от его исходной кислотности, так и от условий осаждения казеинового комплекса,

С повышением кислотности молока происходит переход коллоидного кальция в растворимый,

Сравнительные данные по определению растворимого кальция при использовании различных осадителей казеинового комплекса приведены в табл.6,

При анализе экспериментальных данных было установлено, что при выполнении известного способа могут создаваться условия для перехода коллоидного кальцгя в растворимый, при выполнении данного способа такие условия не создаются, так как осаждение казеина и коллоидного кальция происходит при более низкой температуре.

Кроме того, зямена дефицитного и дорогого сычужнсго фермента хлоридом натрия делает способ определения растворимого кальция в молоке доступным для всех лабораторий, занимающихся анализом молока, i

Унификация анализа обусловлена возможностью определения растворимого кальция как в сыром, так и кипяченом Молоке без изменения дозы хлорида натрия и условий осаждения.

Формула изобретения

Способ определения растворимого кальция в цельном молоке, предусматривающий отбор заданного объема исследуемой пробы, доведение ее до температуры, необходимой для подготовки исследуемой пробы к анализу, введение осадителя коллоидного кальция, перемешивание, выдержку до появления признаков отделения сыворотки, фильтрацию с последующим анализом полученного фильтрата, отличающий- с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем унификации анализа сырого и термически обработанного молока, повышения точности и сокр щения времени, в качестве осадителя коллогздного кальция используют хлорид натрия в количестве 4,9-5,1 г на заданный объем исследуемой пробы, при этом температуру Последней доводят до 20-25°С, а перемешивание ведут до полного растворения осадителя.

Таблица 1

Массовая концентрация растворимого кальция (мг/100 см9) в молоке различной кислотности при использовании сычужного фермента и хлорида натрия в качестве осадителей казеинового комплекса

Изобретение относится к молочной промышленности, а именно к методам технохимического контроля молока. Цель изобретения состоит в расширении технологических возможностей путем унификации анализа сырого и термически обработанного молока, повышении точности и сокращении времени определения. В градуированную пробирку вместимостью 20 - 25 см³ вносят 15 см³ подогретого до 20 - 25°С сырого или термически обработанного молока, добавляют 4,9 - 5,1 г хлорида натрия и содержимое периодически с интервалом 10 - 15 мин перемешивают до прекращения выпадения на дно пробирки осадка соли. Отмечают общий объем смеси и оставляют ее при 20 - 25°С до начала процесса отделения сыворотки. Содержимое пробирки фильтруют через бумажный фильтр и в пробе прозрачного фильтрата определяют растворимый кальций с трилоном Б (комплексонометрический способ). 6 табл.

48,7+0,97 12,8+0,63

Гелеобразо- .12,5+0,65

вание не наступает

Таблица 2

Таблица 3

13

10,Андреевский

1 1 Мазуровский

12,Горняк

13,,Мазуровский

14,Звездный

15,Новостройка

16,Береговой

17,Мазуровский

18,Барачатский

19,Ягуновский

20,Барачатский

155752014

Таблица 4

блица 5

Таблица 6

15

1557520 б

Продолжение табл.6